CN111876595A - 一种用于锂电池回收的萃取槽及萃取方法 - Google Patents

一种用于锂电池回收的萃取槽及萃取方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于锂电池回收的萃取槽，包括进料结构，进料结构通过传料结构与萃取结构相连接；本发明在工作时，通过将正极极片粉末的混合物料自连接通孔泵入进料斗内，混合物料在经过连接管时，通过搅拌电机对混合物料进行搅拌分散，能够提升正极极片粉末与有机酸溶液的分散效果，混合分散后的混合物料过送料管传输进入箱体中，外输管口向箱体中输入酸液，使有机酸溶液与正极极片比例达到20‑40mL：1g，通过第二驱动电机驱动混合搅拌轴对箱体内的混合物料进行搅拌，使混合物料在80‑95℃的温度下加热搅拌反应1‑2h，最后通过外输管口向进料斗中输入萃取液，混合搅拌后分离萃取液与有机酸溶液，从而完成对重金属锂的萃取回收。

Description

一种用于锂电池回收的萃取槽及萃取方法
技术领域
本发明属于锂电池回收利用技术领域，具体的，涉及一种用于锂电池回收的萃取槽及萃取方法。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池，目前使用较多的锂电池为三元锂电池与磷酸铁锂电池，其中三元锂电池的能量密度更大，但是安全性较差，磷酸铁锂电池的能量密度相较于三元锂电池较小，但是其安全性更高，稳定性更好，成本也更低。
在对废旧锂电池进行回收时，最有价值的就是对锂电池中的钴、镍、锰、锂、铁、铝等金属材料进行回收，一方面能够提升资源的利用效率，另一方面能够减少重金属污染，其中锰、镍、钴、锂等材料主要集中在锂电池的电极材料中，在对这些重金属进行回收时，需要以废旧锂电池的电极材料作为原料，对重金属材料进行回收，现有技术中在对材料进行回收时，回收率低，回收效率低，不符合现代工业的需求，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于锂电池回收的萃取槽及萃取方法。
本发明需要解决的技术问题为：
现有技术中在对废旧锂电池中的重金属进行回收时，需要以废旧锂电池的电极材料作为原料，对重金属材料进行回收，但是现有技术中在对材料进行回收时，回收率低，回收效率低，不符合现代工业的需求。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种用于锂电池回收的萃取槽，包括进料结构，进料结构通过传料结构与萃取结构相连接；
所述进料结构包括进料封口结构与进料斗，所述进料斗为由上至下截面直径逐渐缩小的漏斗状结构，所述进料斗的顶部固定设置有进料封口结构；
所述固定封板的一侧壁上开设有连接通孔，连接通孔通过管道分别连接有用于传输有机酸溶液的泵以及设置于萃取结构中的泵；
所述传料结构包括连接管，连接管的侧壁上固定安装有搅拌电机，搅拌电机轴伸与连接管转动连接，搅拌电机的轴伸端固定连接有搅拌叶，连接管的一端与进料斗的底部连通，连接管的另一端与送料管的侧壁一端连通，所述送料管内转动设置有螺旋送料杆，螺旋送料杆的一端固定连接有第一减速器的输出端，第一减速器的输入端固定连接有第一驱动电机的轴伸，第一减速器固定安装在送料管的一端，送料管的另一端连接有连接直管，连接直管竖直设置；
所述萃取结构包括箱体，箱体的顶部固定安装有第二减速器，第二减速器的输入端固定连接有第二驱动电机的轴伸，所述第二减速器的输出端固定连接有混合搅拌轴；
所述箱体的顶部设置有进料口、出料口与外输管口，所述进料口与连接直管连接，所述出料口的一端通过管道与设置于箱体中的泵连接，出料口的另一端通过管道与连接通孔连接，所述外输管口通过管道连接有用于传输萃取液的泵以及用于传输有机酸溶液的泵。
作为本发明的进一步方案，所述萃取结构包括用于对箱体内混合物进行加热的加热装置。
作为本发明的进一步方案，所述进料封口结构包括固定安装在进料斗顶部的引流板结构，引流板结构的顶部固定安装有固定封板，固定封板铰接有移动封板，移动封板、固定封板以及引流板结构之间能够形成一密封遮挡结构。
作为本发明的进一步方案，所述引流板结构与移动封板相互接触的部分上设置有橡胶层。
作为本发明的进一步方案，所述混合搅拌轴包括搅拌轴，搅拌轴的一端固定连接有第二减速器的输出端，所述搅拌轴上固定安装有若干连接杆，搅拌轴通过连接杆固定连接有螺旋搅拌叶片。
作为本发明的进一步方案，通过上述萃取槽进行萃取的方法，包括如下步骤：
将废旧磷酸铁锂电池拆解后取正极极片，洗后烘干，在300-400℃的温度下焙烧处理1-2h；
将焙烧处理后的正极极片破碎后加入有机酸溶液中混合搅拌分散后待用，其中有机酸溶液与正极极片比例为5-10mL：1g；
将正极极片粉末的混合物料自连接通孔泵入进料斗内，再通过进料斗自连接管将混合物料送入送料管中，混合物料在经过连接管时，通过搅拌电机对混合物料进行搅拌分散，混合分散后的混合物料过送料管传输进入箱体中；
外输管口向箱体中输入酸液，使有机酸溶液与正极极片比例达到20-40mL：1g，通过第二驱动电机驱动混合搅拌轴对箱体内的混合物料进行搅拌，并通过加热装置对箱体内的混合物料进行加热，使混合物料在80-95℃的温度下加热搅拌反应1-2h，最后通过外输管口向进料斗中输入萃取液，混合搅拌后分离萃取液与有机酸溶液；
向萃取液中加入浓度为1-4moL/L的盐酸溶液，搅拌混合后分离，向盐酸溶液中加入碳酸钠，混合反应分离后得到碳酸锂。
作为本发明的进一步方案，所述有机酸溶液为乙酸与过氧化氢的混合水溶液，其中乙酸、过氧化氢与去离子水的体积比:1.5-2:1-1.5：10。
作为本发明的进一步方案，所述萃取液为乙酸乙酯与磷酸三丁酯按照体积比1：1-3的混合物。
本发明的有益效果：
本发明在工作时，通过将正极极片粉末的混合物料自连接通孔泵入进料斗内，再通过进料斗自连接管将混合物料送入送料管中，混合物料在经过连接管时，通过搅拌电机对混合物料进行搅拌分散，相较于低速的混合搅拌，通过连续的高速搅拌分散，能够提升正极极片粉末与有机酸溶液的分散效果，混合分散后的混合物料过送料管传输进入箱体中，外输管口向箱体中输入酸液，使有机酸溶液与正极极片比例达到20-40mL：1g，通过第二驱动电机驱动混合搅拌轴对箱体内的混合物料进行搅拌，并通过加热装置对箱体内的混合物料进行加热，使混合物料在80-95℃的温度下加热搅拌反应1-2h，最后通过外输管口向进料斗中输入萃取液，混合搅拌后分离萃取液与有机酸溶液，从而完成对重金属锂的萃取回收，整个流程一体完成，提升了对锂的回收效率与回收率。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明所述用于锂电池回收的萃取槽的结构示意图；
图2为本发明所述进料结构的结构示意图；
图3为本发明所述传料结构的结构示意图；
图4为萃取结构的结构示意图；
图5为混合搅拌轴的结构示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
一种用于锂电池回收的萃取槽，如图1至图5所示，包括进料结构，进料结构通过传料结构3与萃取结构4相连接；
所述进料结构包括进料封口结构2与进料斗1，所述进料斗1由上至下截面直径逐渐缩小的漏斗状结构，所述进料斗1的顶部固定设置有进料封口结构2，所述进料封口结构2包括固定安装在进料斗1顶部的引流板结构21，引流板结构21的顶部固定安装有固定封板22，固定封板22铰接有移动封板24，移动封板24、固定封板22以及引流板结构21之间能够形成一密封遮挡结构；
所述固定封板22的一侧壁上开设有连接通孔23，连接通孔23通过管道分别连接有用于传输有机酸溶液的泵以及设置于萃取结构4中的泵；
所述引流板结构21与移动封板24相互接触的部分上设置有橡胶层，能够起到缓冲的效果；
所述传料结构3包括连接管31，连接管31的侧壁上固定安装有搅拌电机32，搅拌电机32轴伸与连接管31转动连接，搅拌电机32的轴伸端固定连接有搅拌叶，连接管31的一端与进料斗1的底部连通，连接管31的另一端与送料管33的侧壁一端连通，所述送料管33内转动设置有螺旋送料杆，螺旋送料杆的一端固定连接有第一减速器35的输出端，第一减速器35的输入端固定连接有第一驱动电机34的轴伸，第一减速器35固定安装在送料管33的一端，送料管33的另一端连接有连接直管36，连接直管36竖直设置；
所述萃取结构4包括箱体41，箱体41的顶部固定安装有第二减速器46，第二减速器46的输入端固定连接有第二驱动电机45的轴伸，所述第二减速器46的输出端固定连接有混合搅拌轴，所述混合搅拌轴包括搅拌轴47，搅拌轴47的一端固定连接有第二减速器46的输出端，所述搅拌轴47上固定安装有若干连接杆48，搅拌轴47通过连接杆48固定连接有螺旋搅拌叶片49；
所述箱体41的顶部设置有进料口43、出料口44与外输管口42，所述进料口43与连接直管36连接，所述出料口44的一端通过管道与设置于箱体41中的泵连接，出料口44的另一端通过管道与连接通孔23连接，所述外输管口42通过管道连接有用于传输萃取液的泵以及有机酸溶液的泵；
所述萃取结构4还包括用于对箱体41内混合物进行加热的加热装置。
通过上述萃取槽对磷酸铁力电池进行萃取的方法为：
将废旧磷酸铁锂电池拆解后取正极极片，洗后烘干，在300-400℃的温度下焙烧处理1-2h；
将焙烧处理后的正极极片破碎后加入有机酸溶液中混合搅拌分散后待用，其中有机酸溶液与正极极片比例为5-10mL：1g，所述有机酸溶液为乙酸与过氧化氢的混合水溶液，其中乙酸、过氧化氢与去离子水的体积比:1.5-2:1-1.5：10；
将正极极片粉末的混合物料自连接通孔23泵入进料斗1内，再通过进料斗1自连接管31将混合物料送入送料管33中，混合物料在经过连接管31时，通过搅拌电机32对混合物料进行搅拌分散，相较于低速的混合搅拌，通过连续的高速搅拌分散，能够提升正极极片粉末与有机酸溶液的分散效果，混合分散后的混合物料过送料管33传输进入箱体41中；
外输管口42向箱体中输入酸液，使有机酸溶液与正极极片比例达到20-40mL：1g，通过第二驱动电机45驱动混合搅拌轴对箱体41内的混合物料进行搅拌，并通过加热装置对箱体41内的混合物料进行加热，使混合物料在80-95℃的温度下加热搅拌反应1-2h，最后通过外输管口42向进料斗1中输入萃取液，混合搅拌后分离萃取液与有机酸溶液；
所述萃取液为乙酸乙酯与磷酸三丁酯按照体积比1：1-3的混合物；
向萃取液中加入浓度为1-4moL/L的盐酸溶液，搅拌混合后分离，向盐酸溶液中加入碳酸钠，混合反应分离后得到碳酸锂，完成回收。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于锂电池回收的萃取槽，其特征在于，包括进料结构，进料结构通过传料结构(3)与萃取结构(4)相连接；
所述进料结构包括进料封口结构(2)与进料斗(1)，所述进料斗(1)为由上至下截面直径逐渐缩小的漏斗状结构，所述进料斗(1)的顶部固定设置有进料封口结构(2)；
所述固定封板(22)的一侧壁上开设有连接通孔(23)，连接通孔(23)通过管道分别连接有用于传输有机酸溶液的泵以及设置于萃取结构(4)中的泵；
所述传料结构(3)包括连接管(31)，连接管(31)的侧壁上固定安装有搅拌电机(32)，搅拌电机(32)轴伸与连接管(31)转动连接，搅拌电机(32)的轴伸端固定连接有搅拌叶，连接管(31)的一端与进料斗(1)的底部连通，连接管(31)的另一端与送料管(33)的侧壁一端连通，所述送料管(33)内转动设置有螺旋送料杆，螺旋送料杆的一端固定连接有第一减速器(35)的输出端，第一减速器(35)的输入端固定连接有第一驱动电机(34)的轴伸，第一减速器(35)固定安装在送料管(33)的一端，送料管(33)的另一端连接有连接直管(36)，连接直管(36)竖直设置；
所述萃取结构(4)包括箱体(41)，箱体(41)的顶部固定安装有第二减速器(46)，第二减速器(46)的输入端固定连接有第二驱动电机(45)的轴伸，所述第二减速器(46)的输出端固定连接有混合搅拌轴；
所述箱体(41)的顶部设置有进料口(43)、出料口(44)与外输管口(42)，所述进料口(43)与连接直管(36)连接，所述出料口(44)的一端通过管道与设置于箱体(41)中的泵连接，出料口(44)的另一端通过管道与连接通孔(23)连接，所述外输管口(42)通过管道连接有用于传输萃取液的泵以及用于传输有机酸溶液的泵。
2.根据权利要求1所述的一种用于锂电池回收的萃取槽，其特征在于，所述萃取结构(4)包括用于对箱体(41)内混合物进行加热的加热装置。
3.根据权利要求1所述的一种用于锂电池回收的萃取槽，其特征在于，所述进料封口结构(2)包括固定安装在进料斗(1)顶部的引流板结构(21)，引流板结构(21)的顶部固定安装有固定封板(22)，固定封板(22)铰接有移动封板(24)，移动封板(24)、固定封板(22)以及引流板结构(21)之间能够形成一密封遮挡结构。
4.根据权利要求1所述的一种用于锂电池回收的萃取槽，其特征在于，所述引流板结构(21)与移动封板(24)相互接触的部分上设置有橡胶层。
5.根据权利要求1所述的一种用于锂电池回收的萃取槽，其特征在于，所述混合搅拌轴包括搅拌轴(47)，搅拌轴(47)的一端固定连接有第二减速器(46)的输出端，所述搅拌轴(47)上固定安装有若干连接杆(48)，搅拌轴(47)通过连接杆(48)固定连接有螺旋搅拌叶片(49)。
6.根据权利要求1所述的用于锂电池回收的萃取槽的萃取方法，其特征在于，包括如下步骤：
将废旧磷酸铁锂电池拆解后取正极极片，洗后烘干，在300-400℃的温度下焙烧处理1-2h；
将焙烧处理后的正极极片破碎后加入有机酸溶液中混合搅拌分散后待用，其中有机酸溶液与正极极片比例为5-10mL：1g；
将正极极片粉末的混合物料自连接通孔(23)泵入进料斗(1)内，再通过进料斗(1)自连接管(31)将混合物料送入送料管(33)中，混合物料在经过连接管(31)时，通过搅拌电机(32)对混合物料进行搅拌分散，混合分散后的混合物料过送料管(33)传输进入箱体(41)中；
外输管口(42)向箱体(41)中输入酸液，使有机酸溶液与正极极片比例达到20-40mL：1g，通过第二驱动电机(45)驱动混合搅拌轴对箱体(41)内的混合物料进行搅拌，并通过加热装置对箱体(41)内的混合物料进行加热，使混合物料在80-95℃的温度下加热搅拌反应1-2h，最后通过外输管口(42)向进料斗(1)中输入萃取液，混合搅拌后分离萃取液与有机酸溶液；
向萃取液中加入浓度为1-4moL/L的盐酸溶液，搅拌混合后分离，向盐酸溶液中加入碳酸钠，混合反应分离后得到碳酸锂。
7.根据权利要求6所述的用于锂电池回收的萃取槽的萃取方法，其特征在于，所述有机酸溶液为乙酸与过氧化氢的混合水溶液，其中乙酸、过氧化氢与去离子水的体积比:1.5-2:1-1.5：10。
8.根据权利要求6所述的用于锂电池回收的萃取槽的萃取方法，其特征在于，所述萃取液为乙酸乙酯与磷酸三丁酯按照体积比1：1-3的混合物。
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